Java多线程面试题

拧巴人

如果你即将去一家从事大型系统研发的公司进行java面试，不可避免的会有多线程相关的问题。下面是一些针对初学者或者新手的问题，如果你已经具备良好的基础，那么你可以跳过本文，直接尝试针对进阶水平的Java多线程编程问题及解答。

关联链接: Java multi-threading-1 | Java multi-threading-2

问题：进程和线程的区别

解答：一个进程对应一个程序的执行，而一个线程则是进程执行过程中的一个单独的执行序列，一个进程可以包含多个线程。线程有时候也被称为轻量级进程.

一个Java虚拟机的实例运行在一个单独的进程中，不同的线程共享Java虚拟机进程所属的堆内存。这也是为什么不同的线程可以访问同一个对象。线程彼此共享堆内存并保有他们自己独自的栈空间。这也是为什么当一个线程调用一个方法时，他的局部变量可以保证线程安全。但堆内存并不是线程安全的，必须通过显示的声明同步来确保线程安全。

问题:列举几种不同的创建线程的方法.

解答:可以通过如下几种方式：

•  继承Thread 类

•  实现Runnable 接口

•  使用Executor framework (这会创建一个线程池)

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class Counter extends Thread {     //method where the thread execution will start     public void run(){         //logic to execute in a thread        }     //let’s see how to start the threads     public static void main(String[] args){        Thread t1 = new Counter();        Thread t2 = new Counter();        t1.start();  //start the first thread. This calls the run() method.        t2.start(); //this starts the 2nd thread. This calls the run() method.     } }

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class Counter extends Base implements Runnable{     //method where the thread execution will start     public void run(){         //logic to execute in a thread        }     //let us see how to start the threads     public static void main(String[] args){          Thread t1 = new Thread(new Counter());          Thread t2 = new Thread(new Counter());          t1.start();  //start the first thread. This calls the run() method.          t2.start();  //this starts the 2nd thread. This calls the run() method.     } }

通过线程池来创建更有效率。

相关链接:learn why and how to create pool of  threads using the executor framework

问题：推荐通过哪种方式创建线程，为什么?

解答：最好使用Runnable接口，这样你的类就不必继承Thread类，不然当你需要多重继承的时候，你将一筹莫展（我们都知道Java中的类只能继承自一个类，但可以同时实现多个接口）。在上面的例子中，因为我们要继承Base类，所以实现Runnable接口成了显而易见的选择。同时你也要注意到在不同的例子中，线程是如何启动的。按照面向对象的方法论，你应该只在希望改变父类的行为的时候才去继承他。通过实现Runnable接口来代替继承Thread类可以告诉使用者Counter是Base类型的一个对象，并会作为线程执行。

问题：简要的说明一下高级线程状态.

解答：下图说明了线程的各种状态.

• 可执行(Runnable)：当调用start()方法后，一个线程变为可执行状态，但是并不意味着他会立刻开始真正地执行。而是被放入线程池，由线程调度器根据线程优先级决定何时挂起执行。

1 2	MyThread aThread = new MyThread(); aThread.start();                   //becomes runnable

• 执行中(Running)：处理器已经在执行线程的代码。他会一直运行直到被阻断，或者通过静态方法Thread.yield()自行放弃执行的机会，考虑到场景切换所带来的开销，yield()方法不应该被经常调用。

• 等待中(Waiting)：线程由于等待I/O等外部进程的处理结果而处于被阻断的状态，调用currObject.wait( )方法会使得当前线程进入等待状态，直到其它线程调用currObject.notify() 或者currObject.notifyAll() 。

• 睡眠中(Sleeping)：重载方法Thread.sleep(milliseconds)，Thread.sleep(milliseconds， nanoseconds)可以迫使Java线程进入睡眠状态（挂起）。

• 由于I/O阻塞（Blocked on I/O）：当I/O条件发生变化时（例如读取了几个字节的数据）会迁移到可执行状态。

• 由于同步阻塞中（Blocked on synchronization）: 当获取锁之后会进入执行中状态。

Thread.State 枚举类型包含了Java虚拟机支持的全部的线程状态类型，下面几点Java的线程宗旨确保了这些线程状态成为可能。

• 对象可以被任何线程共享和修改。

• 线程调度器的抢占性特性，使得线程可以随时在/不在多核处理之间切换处理器内核，这意味着方法可以在执行的过程中切换状态。否则方法中的死循环将永远阻塞CPU，并且使得不同线程的其他方法始终得不到执行。

• 为了防止线程安全问题，那些脆弱的方法或者代码块可以被锁定。这使得线程可以处于被锁定或者加锁请求处理中两种状态。

• 线程在处理I/O资源（如Sockets，文件句柄，数据库连接等）时会进入等待状态，

• 处于I/O读写中的线程不能被切换，因此他们或者以成功/失败的结果正常完成处理，或者其它线程关闭了相应的资源，迫使他进入死亡或者完成的状态。这也是为什么一个合理的超时时间可以避免线程由于I/O处理而被永远阻塞，从而导致严重的性能问题。

• 线程可以进入睡眠状态，以使得其他处于等待状态的线程有机会执行。

问题：yield和sleeping有何区别，sleep()和wait()有何区别？

解答：当一个任务调用了yield()方法，它将从执行中状态转变为可执行。而当一个任务调用了sleep()，则将从执行中状态转变为等待中/睡眠中状态。

方法wait(1000)使得当前线程睡眠1秒钟，但调用notify() 或者notifyAll()会随时唤醒线程。而sleep(1000)则会导致当前线程休眠1秒钟。

问题：为什么为了线程安全而锁定一个方法或者一个代码块称为“同步”而不是“锁定”或者“被锁定”

解答：当某个方法或者代码块被声明为”synchronized”后，保存数据的内存空间（例如堆内存）将保持被同步状态。

这意味着：当一个线程获取锁并且执行到已被声明为synchronized的方法或者代码块时，该线程首先从主堆内存空间中读取该锁定对象的所有变化，以确保其在开始执行之前拥有最新的信息。在synchronized部分执行完毕，线程准备释放锁的时候，所有针对被锁定对象的修改都将为写入主堆内存中。这样其他线程在请求锁的时候就可以获取最新的信息。

问题：线程如何进行的同步处理？你可以列举出那些同步级别？同步方法和代码块如何区别？

解答：在Java语言中，每个对象都有一个锁，一个线程可以通过关键字synchronized来申请获取某个对象的锁，关键字synchronized可以被用于方法（粗粒度锁，对性能影响较大）或代码块（细粒度锁）级别。锁定方法往往不是一个很好的选择，取而代之的我们应该只锁定那些访问共享资源的代码块，因为每一个对象都有一个锁，所以可以通过创建虚拟对象来实现代码块级别的同步，方法块级别的锁比锁定整个方法更有效。

Java虚拟机灵活的使用锁和监视器，一个监视器总体来说就是一个守卫者，他负责确保只有一个线程会在同一时间执行被同步的代码。每个监视器对应一个对象的引用，在线程执行代码块的第一条指令之前，他必须持有该引用对象的锁，否则他将无法执行这段代码。一旦他获得锁，该线程就可以进入这段受到保护的代码。当线程不论以何种方式退出代码块时，他都将释放关联对象的锁。对于静态方法，需要请求类级别的锁。